retour    Magnétisme et volcanisme

Un peu d'histoire Un peu de physique
L'effet mémoire magnétique
Le paléomagnétisme
Les anomalies à Olloix


Un peu d'histoire

Au début du VIe siècle avant notre ère à Milet, ville grecque d'asie mineure sur la côte ionniène, Thalès  fondateur de la physique avait créé l'école de Milet. Il observa deux phénomènes très étranges d'action à distance:

1 - certaines pierre noires que l'on trouve au voisinage de la ville de Magnésie du Méandre ont la particularité d'attirer les petites particules de fer alors qu'elles laissent insensibles tous les autres métaux connus à cet époque (or, argent, cuivre...). Ces pierres "magnétiques" ou pierres d'aimants sont des aimants naturels, elles  sont constitués d'un oxyde de fer de couleur noire  Fe3O4 elles portent aujourd'hui le nom de magnétites.  

Magnétite
magnétite

  2 - L'ambre frottée avec un chiffon possède la propriété d'attirer les fétus de paille.  Cette propriété est appelée électricité du nom de l'ambre en grec.

  

Ces deux phénomènes électricité et magnétisme n'ont trouvé leur explication complète qu'au XIXe siècle avec Maxwell qui a écrit les équations qui portent son nom. Les équations de Maxwell rassemblent l'ensemble des propriétés électriques et magnétiques de la matière en une seule et même théorie : l'électromagnétisme.


Equations de Maxwell
Les équations de Maxwell
Actuellement depuis la découverte du courant électrique on sait fabriquer des aimants artificiels. Les aimants permanents  les plus puissants sont le plus souvent constitués de ferrites, ils ont de très nombreuses applications dans le monde moderne. Les ferrites sont des céramiques très dures contenant de l'oxyde de fer combinés à d'autres métaux sous la forme M(FexOy) où M représente un autre métal que du fer.
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Un peu de physique

A la manière des bâtons qui ont toujours deux bouts, les aimants sont toujours dipolaires c'est à dire qu'ils possèdent toujours deux pôles : un pôle nord et un pôle sud. Selon leur disposition deux aimants s'attirent ou se repoussent comme on peut le vérifier facilement avec les éléments des jeux magnétiques pour les enfants que l'on trouve dans le commerce. Du fer placé à proximité d'un aimant acquiert par induction les propriétés d'un aimant, si c'est du fer doux il perd cette propriété lorsqu'on l'éloigne de l'aimant alors que de l'acier conserve cette aimantation et devient un aimant permanent on parle alors d'aimantation rémanente.
Le terme de magnétisme qui traduit une action à distance est souvent utilisé pour caractériser de
supposées actions à distance, par exemple par des "magnétiseurs", ces phénomènes relèvent des "para-sciences" et du para-normal ils n'ont aucun rapport connu avec la théorie scientifique du magnétisme.

La terre se comporte comme si un aimant très puissant était placé dans son centre, les pôles de cet aimant sont presque alignés avec l'axe de rotation de la terre. Les pôles magnétiques sont voisins des pôles géographiques mais ils se déplacent à la surface de la terre, on parle de déclinaison magnétique.

Champ terrestre


 L'aiguille aimantée
de la boussole s'aligne selon les lignes de force du champ magnétique terrestre et indique le pôle nord magnétique (un pôle nord étant attiré par un pôle sud cela fait que le nord magnétique de la terre est en fait un pôle sud du point de vue de la théorie du magnétisme).
On attribue l'invention de la boussole aux chinois à une date indéterminée ; ils frottaient une aiguille de fer contre une pierre d'aimant puis l'introduisaient dans un fétu de paille qui, lorsqu'il flottait dans une bassine d'eau, indiquait le nord. Introduite en Europe vers le XIIe siècle la boussole devient l'instrument de base des marins. En ce temps là, où les seuls aimants étaient des aimant naturels, les aiguilles des boussoles étaient faites de pierre d'aimant et de fer battus ensemble.
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L'effet mémoire de la magnétite

La magnétite  possède un effet de mémoire magnétique. Au dessus d'une certaine température la magnétite contenue dans la lave en fusion ne possède pas d'aimantation. En se refroidissant en dessous d'une température appelée point de Curie, elle acquiert, en raison du champ terrestre, une aimantation rémanente qu'elle conserve indéfiniment par la suite.  Cet effet mémoire, le même que celui des ferrites,  est  actuellement largement utilisé pour conserver l'information sous forme magnétique  c'est le cas des magnétoscopes, des disques durs des ordinateurs, des pistes magnétiques des cartes de crédit et bien d'autres choses encore ( Cette manière de stocker l'information est peu à peu remplacée par des méthodes optiques comme dans les CD et DVD).
Les coulées de lave gardent donc en mémoire l'image du champ terrestre au moment de l'éruption, pour changer cette aimantation rémanente il faut ensuite appliquer un champ magnétique beaucoup plus intense que le champ terrestre initial. Actuellement, il est très facile de mesurer cette aimantation et de remonter ainsi à des information sur l'évolution dans le temps du champ terrestre.
La présence de magnétite dans la lave n'est pas surprenante dans la mesure ou le fer 
arrive en quatrième position dans les éléments les plus présents sur Terre avec 5% après l'oxygène 50%, le silicium 26% et l'aluminium 8%. 

Memoire a ferrite

Mémoire à ferrite utilisée dans les années 60 pour enregistrer les informations dans les ordinateurs

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 Le paléomagnétisme

Un physicien napolitain Macedonio Melloni (1853) découvre que les roches volcanique possèdent une aimantation permanente. Il sppose alors que cette aimantation a été acquise lors du refroidissement de la lave qui enregistre le champ magnétique terrestre de l'époque et se comportent comme une "mémoire magnétique". Avec le magnétisme des roches volcaniques on dispose d'informations sur l'histoire du magnétisme terrestre c'est  ce que l'on appelle le paléomagnétisme étude des variations survenant à l'échelle des temps géologiques.
La Terre âgée de 4,6 milliards d'années possède un champ magnétique depuis plusieurs milliards d'années mais, à des intervalles de temps variables, la direction du champ magnétique s'est inversée le pôle nord magnétique devenant le pôle sud et réciproquement. Ce phénomène inattendu et étrange à été découvert en Auvergne en 1901 par le physicien Bernard Brunhes directeur de l'observatoire du Puy de Dôme frère du cèlèbre géographe Jean Brunhes. Dans une coulée de lave de Royat il trouve une direction nettement différente de celle du champ magnétique terrestre des autres régions de France. Cette inversion du champ terrestre a été contestée par la majorité de la communauté scientifique jusque dans les années 1950.
A peu près à la même époque
, en 1912, la théorie de la dérive des continents fut  proposé par Alfred Wegener, un météorologiste allemand, comme la théorie de l'inversion des pôles la dérive des continents jugée totalement farfelue a été unanimement rejetée par la communauté scientifique.
Il a fallu attendre la fin des années 1950 pour, qu'à la suite de mesures indicutables du champ magnétique dans l'océan Pacifique, ces théories reviennent à l'ordre du jour. Il est maintenant certain que le champ magnétique terrestre s'est bien inversé au cours de l'histoire géologique, la dernière inversion date de 800000 ans, nous sommes actuellement dans une période stable appelée Brunhes avec un champ magnétique qui décroit peu à peu. La théorie de Wegener qui est devenue  la tectoniques des plaques, elle est confirmée par la dérive au cours du temps de la position des pôles magnétiques, cette dérive est mesurée à partir de l'aimantation de la lave, elle n'est explicable que si l'on accepte l'hypothèse de la dérive des continents.
Il existe d'autres anomalies plus surprenantes encore comme celle qui porte le nom de "Laschamp".
Un chercheur, Norbert Bonhommet, dirigé par Alexandre Roche - alors directeur de l'Observatoire de Strasbourg - commence, vers 1970, une thèse sur le magnétisme rémanent des laves du Massif Central. En 1972, dans la coulée du Puy de Laschamp, il trouve un retournement complet du champ magnétique terrestre ! Cet événement appelé "Le Laschamp" daté à - 30 000 ans environ fut de courte durée (2000 à 3000 ans environ). Mais cette découverte a eu un grand retentissement dans le monde scientifique car une inversion des pôles magnétiques aussi récente pourrait être en corrélation avec d'autres phénomènes géophysiques importants (variations climatiques, fracture de la croûte terrestre ... ).

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Les anomalies magnétiques au voisinage d'Olloix

L'instrument  le plus simple pour observer les anomalies magnétiques est la boussole. Il suffit de poser une boussole sur une pierre de lave comme on en trouve en abondance à d'Olloix, pour s'apercevoir que l'indication donnée par la boussole est en général perturbée et que cet effet n'est perceptible qu'à très faible distance de la roche. Il existe bien des anomalies plus vastes mais elle sont en général indécelable par la boussole qui n'est pas assez sensible.
Si l'on cherche bien, en particulier au sommet des puys, on arrive à trouver des endroits où l'indication de la boussole est complètement inversée. Ce phénomène n'a rien à voir avec l'inversion des pôles terrestres, il est simplement du à la foudre, en effet, les courants électriques très brefs mais très intenses qui existent dans le canal de foudre créent au voisinage de la décharge de foudre un champ magnétique intense qui peut communiquer à la lave une nouvelle aimantation beaucoup plus importante que la l'aimantation originale créé par le champ terrestre. Les anomalies observables sont le plus souvent limitées à une dizaine de centimètre.
La foudre tombant plus souvent sur le sommet des montagnes ce phènomène d'aimentation s'observe donc 
plus facilement sur le sommet des puys.
Boussoles

Informations contradictoires fournies par deux boussoles placée sur un rocher au sommet du puy d'Olloix
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